Ученые обнаружили экзопланету, орбита которой противоречит всем существующим теориям об образовании планетных систем. Она движется поперек экватора своей звезды, и при этом ее масса в 13,5 раз превышает массу Юпитера.
Экзопланета XO-3b одна из трех сотен найденных к настоящему моменту была открыта еще в 2007 году группой астрономов XO. Однако о ряде ее аномальных свойств стало известно только сейчас. Недавние наблюдения, проведенные международной группой астрономов, позволили установить, что ее орбита противоречит представлениям ученых об устройстве планетных систем. Например, планета вращается поперек экватора своей звезды, при этом ее орбита в 10 раз меньше орбиты Меркурия, а масса в 13,5 больше массы Юпитера.

Песчинку разглядели обычным фотоаппаратом

Расстояние от Земли до XO-3b – около 850 световых лет. В пересчете на километры – это почти тысяча триллионов. Для того, чтобы наглядно представить себе такое расстояние, предположим, что Солнце уменьшилось до размеров песчинки, и эта песчинка легла на стол в центре Москвы. Таким образом, ближайшая к нему звезда Проксима Центавра, находящаяся на расстоянии 3,5 световых лет, расположилась бы в пригородах. А светило в созвездии Жирафа, вокруг которого вращается XO-3b, оказалось бы в Японии. Определить орбиту XO-3b с Земли – это почти то же самое, что засечь из Москвы при помощи телескопа передвижение бактерии по поверхности песчинки в Токио.

Но для начала планету надо просто найти. История поиска XO-3b заслуживает отдельного упоминания: инструмент, с помощью которого ее обнаружили, на первый взгляд кажется совершенно неподходящим для поиска экзопланет.


При помощи этой установки нашли уже пять экзопланет, включая аномальную XO-3b. Снимок Джеффа Стиса с сайта ifa.hawaii.edu
Источник:
Институт Астрономии при Гавайском Университете

Вместо уникальных телескопов с зеркалами диаметром в несколько метров команда XO использовала два длиннофокусных объектива, которые присоединили к матрицам цифровых фотокамер. Все оборудование исследователи купили в обычных магазинах за 60 тыс. долларов. На фоне стоимости орбитального телескопа Хаббла (10 млрд долларов) – это крайне низкая стоимость. Тем не менее, команда XO нашла уже пять планет, название которых отразило вклад группы. XO-3b стала третьей в этом списке.

Определить орбиту

Найти планету удалось благодаря тому, что она периодически закрывает собой звезду, и при этом яркость светила падает примерно на один процент. При этом ученым не пришлось фотографировать планету непосредственно. Косвенные методы позволяют астрономам решать даже более сложные задачи. Например, по отклонению планетой лучей света удавалось находить их даже в другой галактике. Но вот определить орбиту планеты оказалось уже более сложной задачей, и здесь вместо сравнительно небольшого инструмента пришлось использовать большой телескоп.

Анализ того, как именно происходит затмение планетой своей звезды, позволил установить параметры орбиты. Результат, который получили ученые, оказался обескураживающим.

Неправильная орбита

Плоскость, в которой лежит орбита планеты, повернута на 37 градусов по отношению к экватору звезды. Это очень необычное поведение – в Солнечной системе все планеты вращаются в плоскости, совпадающей с экватором Солнца. Астрономам известно, что все небесные тела в системе формируются из вращающегося диска пыли и газа, и какие-то иные орбиты при этом получиться не могут.

На этой схеме показана одна из наиболее изученных планетных систем у другой звезды. Вокруг Эпсилон Эридана находится три планеты (две, впрочем, под вопросом), два пояса астероида и внешний кометный пояс — аналогичное образование есть и у Солнечной системы (пояс Куйпера). Рисунок Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, cfa.harvard.edu

При этом диск, из которого образуются планеты, не является гипотетическим. Астрономы нашли несколько звездных систем, в которых такие диски еще не успели превратиться в планеты. А в системе Эпсилон Эридана, одной из ближайших к нам звезд, уже известно положение не только трех планет, но и трех поясов астероидов. Все эти тела вращаются также в одной плоскости.

Тем не менее, из «правила одной плоскости» в буквальном смысле слова выпадает исключение. Причем, объяснить его пока непросто, и сама планета также не является просто очередным небесным телом в другой звездной системе.

Горячий Юпитер

Экзопланету XO-3b относят к классу «горячих Юпитеров». В отличие от крупнейшей планеты Солнечной системы, она заметно тяжелее (13,5 масс Юпитера) и вдобавок подходит к своей «материнской» звезде на очень близкое расстояние. Один оборот занимает у XO-3b всего три с половиной дня (против 12 лет у Юпитера). Расстояние от XO-3b до звезды составляет 5 млн км, что в 10 раз превышает расстояние от Меркурия до Солнца. При этом звезда не является холодной красной звездой, к которой можно подойти так близко без серьезных последствий.

Астрономы относят «родную» звезду XO-3b к спектральному классу F5V. В переводе на доступный язык это означает, что звезда горячее Солнца и может быть даже несколько больше его. Таким образом, вопрос о возможной обитаемости аномальной планеты можно не рассматривать: температура на ее поверхности исключает вероятность появления жизни.

Но на близости к звезде странные особенности XO-3b не заканчиваются. Плотность планеты слишком велика: она больше плотности стали, что для газового гиганта нетипично. Возможно, что на самом деле это даже не планета, а «бурый карлик» – тело, занимающее промежуточное положение между планетой и звездой. Оно еще слишком мало для того, чтобы в нем протекали термоядерные реакции, но уже способно к тусклому свечению. Энергия внутри выделятся за счет сжатия под действием гравитации.

Как именно XO-3b попала на свою странную орбиту, является ли она «бурым карликом» и что ждет ее на столь близком расстоянии от звезды, которая горячее Солнца – астрономы пока однозначно ответить не могут.